王沁竹

【摘要】本設(shè)計(jì)是由STC89C52單片機(jī)、1602液晶顯示器、松樂繼電器和矩陣按鍵以及相關(guān)硬件電路等元件組成的住宅小區(qū)樓宇門禁系統(tǒng)，可以在其端子上鏈接各種鎖芯，來完成保護(hù)居民財(cái)產(chǎn)安全的目的，并且它具有成本低廉、安全性高、便于操作等特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)完成的智能門禁系統(tǒng)，只要記住密碼就可以快速打開門禁。用戶只需通過矩陣按鍵進(jìn)行密碼輸入的操作就能開門，并且此系統(tǒng)還擁有設(shè)置、修改開門密碼、超次報(bào)警、密碼錯(cuò)誤提示等功能。

【關(guān)鍵詞】STC89C52單片機(jī);LCD1602;矩陣按鍵;報(bào)警電路

一、住宅小區(qū)樓字門禁總系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的智能門禁系統(tǒng)主要是由1602顯示屏、STC89C52單片機(jī)、矩陣按鍵、蜂鳴器、松樂繼電器等外部硬件和儲(chǔ)存硬件組成。在實(shí)際中將負(fù)載松樂繼電器改換成智能門禁用的電磁鐵吸合式線圈就可以使用并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。STC89C52單片機(jī)能夠智能記憶每次輸入的密碼，若是密碼連續(xù)錯(cuò)誤超出三次，系統(tǒng)中的核心單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)處理并發(fā)送信息至蜂鳴器，使其報(bào)警，從而達(dá)到安全信息處理的功能。其中的矩陣按鍵由數(shù)字和字母組成，使密碼更加安全可靠。

二、硬件電路工作原理

電源輸入電路中STC89C52產(chǎn)生的直流電供給電源輸入電路。其中的復(fù)位電路是讓89C52單片機(jī)系統(tǒng)中的功能各部件和CPU同時(shí)在一個(gè)設(shè)置好的初始狀態(tài)，并且是從這個(gè)初始狀態(tài)開始工作。而矩陣按鍵的接口電路是用來實(shí)現(xiàn)密碼的輸入和其他指令，其中的品振電路的一個(gè)重要作用是提供一個(gè)基準(zhǔn)頻率。當(dāng)運(yùn)行電路產(chǎn)生震蕩電流的時(shí)候，它會(huì)及時(shí)發(fā)出時(shí)鐘信號傳遞給單片機(jī)。開鎖電路作用是當(dāng)輸入的密碼正確時(shí)，單片機(jī)處理信號并發(fā)出打開門禁的信號，門禁電路就會(huì)驅(qū)動(dòng)電路，使其打開電磁鎖，達(dá)到打開門禁的目標(biāo)。報(bào)警電路的作用就是當(dāng)密碼輸入錯(cuò)誤超過3次時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲響報(bào)警，達(dá)到安全可靠的目的。

三、各主要單元的硬件電路設(shè)計(jì)

（一）門禁電路

因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)主要突出的是芯片控制門禁系統(tǒng)單元，為了更好地體現(xiàn)出核心單片機(jī)控制其各個(gè)電路，使其更加直觀地看到整個(gè)系統(tǒng)配合控制門禁的現(xiàn)象，使用了松樂繼電器代替各類鎖芯。因其原理和現(xiàn)象相同，門禁系統(tǒng)電路通電之后，電磁繼電器的線圈兩端就會(huì)出現(xiàn)一定的電壓，如果線圈中有電流流過時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電磁效應(yīng)，繼電器中的鐵塊就會(huì)受到電產(chǎn)生的磁場的吸引，從而克服彈簧拉力接觸鐵芯，就會(huì)使常開觸點(diǎn)閉合，就是這樣達(dá)到了等同開關(guān)控制門禁的作用。

（二）矩陣按鍵的電路設(shè)計(jì)

因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)應(yīng)用到的按鍵數(shù)量比較多，門禁系統(tǒng)的密碼等輸入都是由按鍵完成的，而這種矩陣按鍵比傳統(tǒng)獨(dú)立式按鍵因節(jié)省許多I/O口，所以在按鍵多且參數(shù)功能復(fù)雜的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，矩陣按鍵是比較有優(yōu)勢的，因?yàn)樗怯尚芯€與列線組成的，有人也稱為行列式鍵盤，而節(jié)省的I/O口就是因?yàn)槊總€(gè)按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上。本次設(shè)計(jì)應(yīng)用得是4*4矩陣式按鍵。

（三）LCD1602液晶顯示電路的設(shè)計(jì)

LCD1602液晶顯示器因其顯示信息多，顯示量大，能力強(qiáng)且設(shè)計(jì)簡單美觀，使用戶能直觀看到顯示內(nèi)容，并且LCD1602液晶顯示器的制作安裝時(shí)為了簡化電路，使用的排線也是將排阻和總線進(jìn)行了大量的簡化的連接方式。當(dāng)電路接通電源后，必須先按下啟動(dòng)鍵，LCD1602顯示器才會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)，清楚地顯示芯片反映的信息。而當(dāng)長時(shí)間不使用液晶顯示時(shí)，門禁系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)使液晶顯示器進(jìn)入休眠狀態(tài)，以用來保證使用年限和節(jié)約資源的目的。

當(dāng)用戶在開啟狀態(tài)按下0-9的數(shù)字鍵或者A-D和*、#鍵時(shí)，LCD1602液晶顯示器就會(huì)顯示出你輸入的按鍵，用戶輸入的密碼位數(shù)就是顯示屏上“*”的個(gè)數(shù)，密碼輸入完成，點(diǎn)擊確認(rèn)之后，如果密碼正確，液晶顯示屏就會(huì)顯示“open”，反之，液晶顯示屏就會(huì)顯示出“error”，用戶可以通過液晶顯示屏清晰地看到門禁系統(tǒng)的門禁是開啟還是關(guān)閉。

（四）報(bào)警電路的設(shè)計(jì)

報(bào)警電路在裝置通電之后沒有任何聲音，但是當(dāng)有按鍵輸出時(shí)都會(huì)發(fā)出聲響。在使用門禁系統(tǒng)時(shí)，密碼輸入錯(cuò)誤超過三次時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)長鳴的報(bào)警聲;密碼輸入正確時(shí)則無聲響。這部分主要是由外部電路和陶瓷壓電發(fā)聲裝置組成，保證了裝置的安全可靠。

本次門禁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將電子門鎖與液晶顯示、蜂鳴器報(bào)警、矩陣按鍵的輸入和繼電器的開關(guān)功能和顯示電路、報(bào)警電路、按鍵輸入電路、密碼儲(chǔ)存及品振、復(fù)位和電源電路的相互結(jié)合編寫總程序到主控單片機(jī)STC89C52內(nèi)得到的一個(gè)實(shí)現(xiàn)了操作簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠的樓寧門禁系統(tǒng)。

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